本发明提供一种基于复合钻杆的机械化三维定向破碎装置及方法，包括钻杆、主钻头和侧钻头，钻杆包括套筒和设在套筒内的传动轴，多个第一锥齿轮均固定在传动轴外侧且沿传动轴轴向方向间隔一定距离分布，套筒上设有多排设在多个第一锥齿轮外侧的侧向开口，主钻头设置在传动轴底部，多排侧钻头间隔一定距离分布在套筒上，每一侧钻头穿设一个侧向开口且通过第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，转动传动轴，带动主钻头和多排侧钻头转动形成一定深度的含竖向切槽的炮孔，转动套筒，使多排侧钻头环向切削成水平方向上的环形切槽。本发明既能改善岩石三维破碎效果，满足块度要求，又能提高机械化高效施工的爆破技术。